【生长激素】
拼译：growth hormone，GH
脊椎动物脑下垂体前叶α细胞分泌的一种不含糖的单链多肽，是脊椎动物正常生长发育所必需的重要激素。它对除神经组织以外的所有组织的生长均有刺激作用。其作用在于诱导分泌生长调节素以刺激软骨生长；使胞内积累增加氨基酸，促进蛋白质的合成；抑制肌肉组织对葡萄糖的利用而加速对脂肪组织的分解利用；还可以加强其它激素的作用等。
1970年，H．C．Chen等用沉降平衡法测定猪生长激素(pGH)分子量为22000。以后的研究结果表明各种动物的GH的分子量很相似，平均分子量大约22000。1983年，P．H．Seeburg等测定pGH由190个氨基酸残基组成，目前已知人、羊、牛等许多种动物的氨基酸顺序。人们对GH的经济作用也进行了许多研究。1972年，L．J．Machlin等、1985年，C．S．Chang等的研究表明给猪注射GH可使猪日增重提高6%～10%、增加瘦肉率、缩短育成期。1974年，Rekleccska的研究表明给羊注射GH可以提高产毛量。1983年，C．J．Pell，1985年，P．J．Eppard和D．E．Bauman等的研究表明给牛注射GH可以提高产奶量。而人生长激素(hGH)则是对缺乏这种激素的儿童进行治疗的唯一方法，研究表明每周肌肉注射6mg的hGH，治疗第一年身高可能增加6cm以上，而且还在探索用于改善烧伤、伤口和骨折的愈合、治疗缺陷性痰同化作用恶病质。70年代以前，人们只能利用天然的动物垂体提取GH，1949年P．M．Cotes从牛垂体腺中分离出牛生长激素(bGH)，1963年Roos从尸体的垂体腺中分离出hGH并进行纯化。但正常垂体所含GH量很少，1981年从一个尸体的垂体腺中仅能提取到4到6mg的hGH，1986年，严红高等从5000个猪脑垂体中仅制得0．5g高纯度pGH。所以随着70年代后重组DNA技术的诞生，人们开始探索用基因工程方法生产GH。在基因工程发展中，GH是第2个通过cDNA合成获得基因并在大肠杆菌(E．coli)中表达的。1977年，P．H．Seeburg等提取大鼠mRNA，经反转录合成了大鼠GHcDNA，通过粘性末端插入到质粒pBR322的内切酶Hind Ⅲ切点。次年，又将其插入到pBR322的Pst Ⅰ切点，构成重组质粒并在E．coli中实现表达，为利用DNA重组技术生产GH开辟了道路。1979年，W．G．Roskam等将hGH的结构基因的重组质粒转化进E．coli C600中，对1100个转化分子进行了菌落原位杂交和筛选，酶切图谱分析证明实现了hGH基因的分子克隆，J．A．Martial等，D．V．Goeddel等分别采用不同的技术路线完成了hGHcDNA的体外重组和表达，加洲大学的Goodman实验室用反转录方法得到cDNA，对hGH基因进行分离并在细菌中使之扩增。1980年，W．L．Miller等合成了bGHcDNA．1981年，1982年，Keshet E．等先将bGH基因在E．coliHB101中实现表达后在E．coliHB101中构造了E．colipBR及其衍生物——携带bGH基因的序列并使这一序列实现表达。1982年，R．P．Woychik等将bGH基因进行了克隆并对其核苷酸顺序进行了分析，确定bGH完整基因约1800bp，含4个间隔序列。1983年，P．H．Seeburg等分别从牛、猪脑垂体中提取Poly(A)mRNA，反转录得到cDNA，并以pBR322质粒为载体分别将其克隆到E．coli中实现了表达。1984年，美国Amgen基因公司进行了鸡生长激素的研究。同年，日本的M．Ikehara等用化学方法合成了编码hGH192个氨基酸的基因，并把此基因从E．coli色氨酸启动子开始插入到E．coli质粒的下游．1985年，日本Susumu Sekien等用mRNA反转录方法合成鲑鱼的GHcDNA，并在细菌中实现了克隆和表达及分析了鲑鱼基因的核苷酸顺序。1986年，LuisB．等将虹鳟鱼cDNA在E。coli中进行克隆和表达，并分析了虹鳟GH基因的核苷酸顺序。1987年，李显奎等用改进的Licl沉淀法和寡聚(dT)－纤维素亲和层析法由猪垂体制得总mRNA，反转录合成cDNA，王华岩等将cDNA克隆到质粒pUC19中，用以转化E．coliJM107，得到2500个重组克隆，采用pGH探针进行原位杂交，筛选到2个阳性克隆，酶切分析证明克隆了pGHcDNA．同年，D．Peter等用寡聚核苷酸做引物直接改变5′端非编码区顺序，可使pGH基因在E．coli中的表达率提高15%，1988年澳大利亚J．M．Orian等把羊的GH基因克隆到载体EMBL4中并分析了基因顺序，发现在编码区有97．5%的密码子与牛的同源，东京大学Miki Yato等分析了山羊GH基因顺序，得到长880bp的cDNA，东京实验室的Akiko Saito等在E．coli中克隆并表达了鳝鱼GH基因并分析了基因核苷酸顺序，台湾大学的Huang Tsuchen等提纯并克隆了鸭GH基因，并分析了其核苷酸顺序，日本Nobuyuki Sato等提纯并在E．coi中克隆了金枪鱼GH基因，并分析其核苷酸顺序，表明此cDNA由911个核苷酸组成。1989年，Yair Koren等将鲤鱼的cDNA克隆并分析了其核苷酸顺序，J．Lorens分析了大西洋鲑鱼GHcDNA的顺序，贾锋等将pGHcDNA连接到pUC19的Smal位点，转化到E．coliJM107，酶切证明克隆了全长pGHcDNA。1990年，苏悌之报道将pGHcDNA进行了重组，再克隆到表达载体PKK223－3p和
，用抗pGH血清免疫沉淀法证明实现了pGH基因的表达。总之，近年来GH基因工程成为基因工程研究中较活跃的方面，在许多种动物中进行了研究，并在方法和技术路线上有话许多探索，从基因的获得，载体的选择，重组DNA的构建，一直到克隆，表达各环节上都有发展和改进。虽然GH的基因工程研究进展很快，但其大量生产问题尚未得以解决，所以探索GH基因的高效表达途径进而大量生产以至工厂化生产是目前和近年内的研究热点。如目前已发展了相当数量的载体，以改建的λ噬菌体为载体，将质粒中的有效片段插入到λ噬菌体中构成了λgt10、λgt11、λgt12及λGEM－2、λGEMGEM－4等，这些载体可获得大量重组DNA，使克隆效率提高10～50倍。另外对各种动物GH的经济作用及作用机理、作用效果的研究有待进一步加深。美国已批准上市注射用hGH用于治疗儿童生长激素缺陷症及bGH用于提高产奶量，所以以基因工程方法大量生产GH用于治疗疾病和提高家畜生产性能，已成为极需深入开发的重要领域。【参考文献】：1 Seeburg P H,et al. Nucleotide sequence and amplification in bacteria of structural gene for rat growth hormone. Nature , 1977,270(5637):486～4942 Seeburg P H,et al. Synthesis of growth hormone by bacteria Nature, 276,7953 Roskam W G,et al. Molecular cloning nucleotide sequence of the human growth hormone structural gene. Nucleic Acids Res,1979,7(2):305～3204 Miller W L, Martial J A.Baxter J D. Molecular cloning of DNA com-plementary to bovine growth hormone mRNA. J Biol Chem,1980,255(16),75215 Woychik R P,et al. Cloning and nucleotide sequencing of the bovine growth hormone gene. Nucleic Acids Res, 1982, 10(22) :7197～72106 李显奎，等．猪垂体总mRNA的提取，鉴定及其cDNA的合成．生物化学杂志，1987，3(3)∶245～2517 王华岩，等．猪生长激素基因(cDNA)的分子克隆．北京农业大学学报，1987，13(4)∶379～3868 Jacqueline M Orian，et al．cloning and sequencing of the ovine growth hormong gene．Nucleic Acids Research，1988，16(18)∶90469 贾锋，等．猪生长激素cDNA的分子克隆．生物化学杂志，1989，5(2)∶136～14210 苏悌之，等．猪生长激素cDNA重组及在大肠杆菌中表达．生物化学与生物物理学报，1990，22(2)∶111～119(东北农学院刘娣撰；盛志廉审)